我国天然气制氢技术进展

尽管业界对可再生能源制氢的呼声不断高涨，甚至近两年多家企业加入水电解制氢设备的研发队伍中，但在可再生能源制氢成本和制氢技术成为氢能产业发展中的一大难题之际，天然气制氢的热度依旧未有丝毫下降。

近日，中国科学院工程热物理研究所首次实现了400℃温和条件下“净零排放”的天然气制氢原理突破。通过有序分离氢气和二氧化碳产物，天然气制氢反应温度由传统的800-1000℃降至400℃以下，实现了99%以上甲烷直接转化为高纯氢与高纯二氧化碳，并实现了基于化石能源的制氢与脱碳的完全协同。制氢与脱碳能耗下降幅度达20-40%。

据悉，中科院热物理研究所团队已经在努力推动这项研究成果的产业化进程，正在研制日产百公斤级的原理样机。这将催化国内天然气制氢技术进展，未来我国天然气制氢技术效率有望大幅提高。

天然气制氢工艺原理——

天然气制氢工艺的原理就是先对天然气进行预处理，然后在转化炉中将甲烷和水蒸汽转化为一氧化碳和氢气等，余热回收后，在变换塔中将一氧化碳变换成二氧化碳和氢气的过程，这一工艺技术的基础是在天然气蒸汽转化技术的基础上实现的。在变换塔中，在催化剂存在的条件下，控制反应温度，转化气中的一氧化碳和水反应，生成氢气和二氧化碳。

虽然天然气也属于化石燃料，在生产蓝氢时也会产生温室气体，但由于使用了碳捕捉、利用与储存（CCUS）等先进技术，温室气体被捕获，减轻了对地球环境的影响，实现了低排放生产。

天然气制氢过程（来源：东亚经贸新闻）

天然气制氢工艺目前在世界氢气制取市场占比排第一位。我国天然气制氢的占比排在第二，位于煤制氢之后。究其主要原因，一是煤制氢技术较为成熟，规模化应用较早，二是成本较低，但是对环境并不友好。业内普遍认为，未来，天然气制氢将成为主流制氢技术。随着催化剂品质的提高、工艺流程的改进、控制水平的提高、设备形式和结构的优化，天然气制氢工艺的可靠性和安全性都得到了保证。其不足之处是原料利用率低，工艺复杂，操作条件苛刻，并且对设计制造、控制水平和对操作人员的理论水平及操作技能均要求高。

我国首套橇装天然气制氢装置——

去年8月，我国首套自主研发的橇装天然气制氢装置在佛燃能源明城综合能源站正式投用。

据悉，该套装置满负荷条件下4.8立方米天然气可制取11立方米氢气，制氢纯度达到99.999%。该套自主研发的橇装天然气制氢装置采用天然气和水蒸气重整工艺制氢，可从城市天然气管道就地取气，无须从集中制氢厂；使用长管拖车运氢到站可降低氢气终端成本20%~30%，不仅能有效解决用氢难、用氢贵的问题，对减少城市道路运氢风险也具有积极作用。

天然气制氢的成本与天然气价格息息相关，天然气原料成本占比高达70%-90%。而这也与天然气资源分布地区相关，我国天然气资源供给区域主要分布于西部地区，这也间接导致国内天然气制氢成本相对较高。

随着天然气产供储销产业链的完善、天然气开采技术的进步、储量巨大的页岩气等非常规天然气开发成本的不断降低，天然气制氢的技术经济优势越来越明显，该技术将成为最主要的制氢路线，从而加快推进我国氢经济的发展。